China: is waterstof uit koolwaterstoffen milieuvriendelijk? 

Dit is een vraag die voortdurend ter sprake komt in gesprekken met klanten en op branchebijeenkomsten. Iedereen is op zoek naar een eenvoudig antwoord, maar dat is er niet. Veel mensen zeggen meteen: “Wat is dit voor groen?” waterstof als de bron gas of steenkool is? Dit is een stap terug!?. Maar de realiteit van de projecten waaraan wij deelnemen is veel complexer dan deze labels.

Waar komen de poten van deze “blauwe” vandaan? waterstof

Het begon allemaal met het feit dat China hier en nu waterstof nodig heeft. Voor transport, voor de industrie, voor dezelfde chemie. Hernieuwbare bronnen (HEB) groeien snel, maar de omvang van de vraag is enorm. En infrastructuur voor een schoon “groen” Nog geen H2. Maar er zijn gasleidingen. Er zijn steenkoolafzettingen. En conversietechnologieën worden al tientallen jaren ontwikkeld. De logica is simpel: we nemen wat voorhanden is en proberen het proces schoner te maken. Hier ligt de nadruk opkoolstofafvang(CCS/CCUS). Zonder dit zou het hele concept van 'koolstofarme waterstof uit koolwaterstoffen' niet meer bestaan. het valt gewoon uit elkaar.

In de praktijk ziet het er zo uit: we hebben het niet over oude stoommethaanreformers (SMR's) die roken als stoomlocomotieven. We hebben het over nieuwe of gemoderniseerde complexen, waarCO2-uitstootkomen niet vrij in de atmosfeer, maar zijn ontworpen om te worden opgevangen. Maar hier is de eerste valkuil: efficiëntie bij het vastleggen. In theorie kun je 90% of meer vangen. In de praktijk zijn de cijfers bij bestaande Chinese projecten vaak bescheidener: 60-75%. Waarom? Vragen over de economie, de energiekosten voor het afvangproces zelf en, cruciaal, de geologie – waar moet deze CO2 dan naartoe worden gepompt.

Ik herinner me een van de eerste projecten waarin we net de integratie van een CCS-eenheid in een fabriek voor de productie van waterstof uit cokesovengas aan het evalueren waren. De cijfers in de modellering waren prachtig, maar toen ze de balans over de hele keten begonnen te berekenen - van extra stoomverbruik voor de regeneratie van sorptiemiddelen tot de logistiek van gecomprimeerde CO2 - "groenheid"? het hele idee is enorm vervaagd. Het resultaat was niet “blauw”, maar eerder “blauwgrijs”. waterstof. Maar het zijn juist zulke pogingen, zelfs onvolmaakte, die juist de gegevens opleveren zonder welke het onmogelijk is verder te komen.

Technologische keuken: niet alleen hervormen

Als ze zeggen ‘waterstof uit koolwaterstoffen’, denkt iedereen meteen aan methaan. Maar in China speelt steenkool een grote rol. Stoomvergassing van steenkool is een technologie met een geschiedenis en wordt nu actief ontwikkeld voor de waterstofeconomie. Het probleem is dat steenkool geen pure koolstof is. Zwavel, as, andere onzuiverheden. Je krijgt waterstof, maar hoeveel energie wordt besteed aan de voorzuivering van het synthesegas en de daaropvolgende afscheiding van H2? En nogmaals de vraag bij CO2: bij vergassing wordt het zelfs meer gevormd dan bij gasreforming.

Hier is het interessant om het werk te observeren van gespecialiseerde instituten die zich bezighouden met full-cycle engineering. Hier bijvoorbeeldChengdu Yizhi Technologie Co.(Hun website ishttps://www.yzkjhx.ru), dit is precies het ontwerpinstituut opgericht door Huaxi Technology. Ze verkopen niet alleen technologie, maar voeren turnkey-projecten uit. - van procesmodellering tot inbedrijfstelling. Hun portfolio omvat installaties voor de zuivering van waterstofhoudende gassen, en dit is een belangrijke fase. Want zelfs als je koolstof afvangt, als je eindproduct waterstof met CO-onzuiverheden is, die de brandstofcel zullen vergiftigen, is het hele punt verloren.

Eén ding viel op in de gesprekken met hun ingenieurs: ze verbergen niet dat de belangrijkste uitdaging niet de chemie van het proces zelf is, maar de energie-efficiëntie en de betrouwbaarheid van de apparatuur in echte productieomstandigheden, en niet in een laboratorium. Vaak wil de klant het ‘meest moderne’, maar als je schattingen laat zien voor zeer efficiënte membranen voor gasscheiding of gifbestendige katalysatoren, komt het gesprek op het vlak van compromissen terecht.

Milieuvriendelijkheid: reken op een volledige kringloop

Dit is misschien wel het belangrijkste. Is dergelijke waterstof milieuvriendelijk te noemen? Het hangt allemaal af van de grenzen van de berekening. Als we alleen het punt nemen waar waterstof de installatie verlaat, misschien wel, vooral als de CO2 begraven ligt. Maar als we de volledige levenscyclus (LCA) in ogenschouw nemen – de productie van gas/kolen, het transport ervan, de methaanverliezen, de energie voor de werking van CCS-compressoren, het risico op lekkage van CO2-opslagfaciliteiten – verandert het beeld.

We hadden een interne analyse voor één project in Shanxi. Heb je ?blauw vergeleken? waterstof uit lokale steenkool met import van ?groene? waterstof in de vorm van ammoniak. Door de CO2-voetafdruk op het moment van gebruik bij het tankstation ?blauw? was beter. Maar toen er langetermijnrisico's aan het model werden toegevoegd (bijvoorbeeld de waarschijnlijkheid van gedeeltelijke degradatie van een geologische opslagplaats binnen vijftig jaar), werd het voordeel een illusie. Dit betekent niet dat van ?blauw? waterstof moet worden opgegeven. Dit betekent dat zijn rol een overgangstechnologie is. Het helpt hier en nu de vraag naar waterstof te creëren, een tanknetwerk op te bouwen en de logistiek op te zetten. En parallel daaraan zou de opwekking uit hernieuwbare energiebronnen moeten groeien.

Trouwens, over risico's. Er is veel lawaai rond methaanlekken. Bij het winnen en transporteren van gas is methaan een krachtig broeikasgas. Als deze lekken niet worden gecontroleerd, zou het hele klimaatvoordeel van CCS bij de hervormer teniet kunnen worden gedaan. In China wordt daar inmiddels steeds meer aandacht aan besteed, maar het monitoringsysteem is nog niet overal geïmplementeerd. Is dit dezelfde “vuile”? een praktisch detail dat vaak gemist wordt in een mooi concept.

Veldwaarnemingen: wat werkt en wat niet

Op papier is alles glad. In werkelijkheid kom je dingen tegen waar niet in rapporten over geschreven wordt. Corrosie bijvoorbeeld. Eenheden die werken met CO2-afvang met behulp van amineoplossingen zijn een hel voor het metaal. Hoge luchtvochtigheid, temperatuur, chemisch actieve omgevingen. Ik heb een installatie gezien waarbij in twee jaar tijd vrijwel alle warmtewisselaars van de amineregeneratie-unit zijn vervangen. Simpelweg omdat de apparatuurleverancier heeft bespaard op de staalsoort. De klant schreeuwde dat de technologie onmilieuvriendelijk zou zijn, maar het probleem was een simpele technische fout.

Een ander punt zijn de grondstoffen. De kwaliteit van het aardgas in het netwerk is variabel. Er kwamen batches binnen met een hoog gehalte aan hogere koolwaterstoffen of zwavel - en dat is alles, de werkingsmodus van de reformeringskatalysator wordt verstoord, de efficiëntie neemt af, de emissies nemen toe. Of steenkool: de samenstelling ervan verschilt van auto tot auto. Het systeem moet flexibel zijn, en dat is duur. Veel projecten van de eerste generatie hielden hier geen rekening mee en opereren nu op de rand van winstgevendheid of staan ​​stil.

Daarom is de ervaring van bedrijven die dit pad hebben bewandeld waardevol. Laten we teruggaan naar het voorbeeldChengdu Yizhi Technologie Co.. Uit hun beschrijving blijkt duidelijk dat dit geen startup is, maar een instituut met een maatschappelijk kapitaal van 120 miljoen yuan, opgericht op basis van een chemisch technologiebedrijf. Dergelijke spelers hebben meestal een diepgaande kennis van echte productieprocessen, en niet alleen van theorie. Ze begrijpen dat de sleutel de betrouwbaarheid en het aanpassingsvermogen van de technologie aan de niet-ideale omstandigheden van de Chinese grondstoffen en bedrijfsvoering is.

Dus waar gaan we heen?

Om mijn mening van binnenuit samen te vatten: waterstof uit koolwaterstoffen met CCS absoluut milieuvriendelijk noemen is oneerlijk. Maar het afwijzen als een absoluut kwaad is domheid, wat de energietransitie vertraagt. Dit is noodzakelijktussenstadium. De milieuvriendelijkheid is niet zwart-wit, maar een schaal. Het hangt van honderden factoren af: van de efficiëntie van de opvang tot maatregelen om methaanlekken bij de put te verminderen.

China gokt hier niet op omdat het ideaal is, maar omdat het in korte tijd en op industriële schaal kan worden geïmplementeerd. Hiermee kunt u de capaciteit vergroten en de kosten voor infrastructuur (pijpleidingen, benzinestations, opslagfaciliteiten) verlagen, die vervolgens door ‘groene’ bedrijven kan worden gebruikt. waterstof.

Wat voor mij na al die jaren het belangrijkste is, is dat er geen magische technologie bestaat. Er wordt hard en vaak ondankbaar gewerkt aan het optimaliseren van ketens, het integreren van oplossingen en het oplossen van duizend kleine technische problemen. Het is dit werk – berekeningen, veldtesten, foutcorrectie – dat bepaalt hoe ‘blauw’ we zijn. of ?grijs? zal het eindproduct zijn. En labels zijn voor marketeers en politici.